Meskipunkatup plastikKatup plastik terkadang dianggap sebagai produk khusus—pilihan pertama bagi orang-orang yang memproduksi atau mendesain produk pipa plastik untuk sistem industri atau yang membutuhkan peralatan ultra-bersih—ini merupakan anggapan yang keliru bahwa katup ini tidak memiliki banyak kegunaan umum. Padahal, katup plastik saat ini memiliki berbagai macam kegunaan, karena jenis materialnya terus berkembang, dan para desainer yang baik yang membutuhkan material ini berarti semakin banyak cara untuk menggunakan alat multifungsi ini.

SIFAT-SIFAT PLASTIK

Keunggulan katup termoplastik sangat beragam—tahan korosi, bahan kimia, dan abrasi; dinding bagian dalam yang halus; ringan; mudah dipasang; umur pakai yang panjang; dan biaya siklus hidup yang lebih rendah. Keunggulan ini telah menyebabkan penerimaan luas katup plastik dalam aplikasi komersial dan industri seperti distribusi air, pengolahan air limbah, pengolahan logam dan kimia, makanan dan farmasi, pembangkit listrik, kilang minyak, dan lain-lain. Katup plastik dapat diproduksi dari sejumlah bahan berbeda yang digunakan dalam berbagai konfigurasi. Katup termoplastik yang paling umum terbuat dari polivinil klorida (PVC), polivinil klorida terklorinasi (CPVC), polipropilen (PP), dan polivinilidena fluorida (PVDF). Katup PVC dan CPVC biasanya disambungkan ke sistem perpipaan dengan ujung soket yang direkatkan dengan pelarut, atau ujung berulir dan berflensa; sedangkan PP dan PVDF memerlukan penyambungan komponen sistem perpipaan, baik dengan teknologi fusi panas, fusi tumpul, atau fusi elektro.

Katup termoplastik unggul dalam lingkungan korosif, tetapi sama bermanfaatnya dalam layanan air umum karena bebas timbal¹, tahan terhadap dezinifikasi, dan tidak akan berkarat. Sistem perpipaan dan katup PVC dan CPVC harus diuji dan disertifikasi sesuai standar NSF [National Sanitation Foundation] 61 untuk efek kesehatan, termasuk persyaratan timbal rendah untuk Lampiran G. Memilih material yang tepat untuk cairan korosif dapat dilakukan dengan berkonsultasi dengan panduan ketahanan kimia dari produsen dan memahami pengaruh suhu terhadap kekuatan material plastik.

Meskipun polipropilena memiliki kekuatan setengah dari PVC dan CPVC, ia memiliki ketahanan kimia yang paling serbaguna karena tidak ada pelarut yang diketahui. PP berkinerja baik dalam asam asetat dan hidroksida pekat, dan juga cocok untuk larutan yang lebih ringan dari sebagian besar asam, alkali, garam, dan banyak bahan kimia organik.

PP tersedia sebagai bahan berpigmen atau tidak berpigmen (alami). PP alami sangat mudah terdegradasi oleh radiasi ultraviolet (UV), tetapi senyawa yang mengandung lebih dari 2,5% pigmen karbon hitam cukup stabil terhadap UV.

Sistem perpipaan PVDF digunakan dalam berbagai aplikasi industri, mulai dari farmasi hingga pertambangan, karena kekuatan PVDF, suhu kerja, dan ketahanan kimianya terhadap garam, asam kuat, basa encer, dan banyak pelarut organik. Tidak seperti PP, PVDF tidak terdegradasi oleh sinar matahari; namun, plastik ini transparan terhadap sinar matahari dan dapat memaparkan cairan pada radiasi UV. Meskipun formulasi PVDF alami tanpa pigmen sangat baik untuk aplikasi dalam ruangan dengan kemurnian tinggi, penambahan pigmen seperti merah food-grade akan memungkinkan paparan sinar matahari tanpa efek buruk pada medium cairan.

Sistem plastik memiliki tantangan desain, seperti sensitivitas terhadap suhu dan pemuaian serta penyusutan termal, tetapi para insinyur dapat dan telah merancang sistem perpipaan yang tahan lama dan hemat biaya untuk lingkungan umum dan korosif. Pertimbangan desain utama adalah bahwa koefisien pemuaian termal untuk plastik lebih besar daripada logam—termoplastik, misalnya, lima hingga enam kali lipat dari baja.

Saat mendesain sistem perpipaan dan mempertimbangkan dampaknya pada penempatan katup dan penyangga katup, pertimbangan penting dalam termoplastik adalah pemanjangan termal. Tegangan dan gaya yang dihasilkan dari pemuaian dan penyusutan termal dapat dikurangi atau dihilangkan dengan memberikan fleksibilitas pada sistem perpipaan melalui perubahan arah yang sering atau pengenalan loop ekspansi. Dengan memberikan fleksibilitas ini di sepanjang sistem perpipaan, katup plastik tidak perlu menyerap banyak tegangan (Gambar 1).

Karena termoplastik sensitif terhadap suhu, peringkat tekanan katup menurun seiring dengan kenaikan suhu. Berbagai material plastik memiliki penurunan yang sesuai dengan peningkatan suhu. Suhu fluida mungkin bukan satu-satunya sumber panas yang dapat memengaruhi peringkat tekanan katup plastik—suhu eksternal maksimum perlu menjadi bagian dari pertimbangan desain. Dalam beberapa kasus, tidak merancang untuk suhu eksternal pipa dapat menyebabkan penurunan yang berlebihan karena kurangnya penyangga pipa. PVC memiliki suhu layanan maksimum 140°F; CPVC memiliki maksimum 220°F; PP memiliki maksimum 180°F; dan katup PVDF dapat mempertahankan tekanan hingga 280°F (Gambar 2).

Di ujung skala suhu lainnya, sebagian besar sistem perpipaan plastik bekerja cukup baik pada suhu di bawah titik beku. Bahkan, kekuatan tarik meningkat pada perpipaan termoplastik seiring penurunan suhu. Namun, ketahanan benturan sebagian besar plastik menurun seiring penurunan suhu, dan kerapuhan muncul pada material perpipaan yang terpengaruh. Selama katup dan sistem perpipaan yang berdekatan tidak terganggu, tidak terancam oleh benturan atau guncangan benda, dan perpipaan tidak terjatuh selama penanganan, efek buruk pada perpipaan plastik diminimalkan.

JENIS-JENIS KATUP TERMOPLASTIK

Katup bola,katup periksa,katup kupu-kupuKatup diafragma tersedia dalam berbagai material termoplastik untuk sistem perpipaan bertekanan schedule 80 yang juga memiliki banyak pilihan trim dan aksesori. Katup bola standar paling umum ditemukan dalam desain sambungan sejati untuk memudahkan pelepasan badan katup untuk perawatan tanpa mengganggu perpipaan penghubung. Katup periksa termoplastik tersedia sebagai katup periksa bola, katup periksa ayun, katup periksa Y, dan katup periksa kerucut. Katup kupu-kupu mudah dipasangkan dengan flensa logam karena sesuai dengan lubang baut, lingkaran baut, dan dimensi keseluruhan ANSI Kelas 150. Diameter bagian dalam yang halus dari bagian termoplastik semakin menambah kontrol yang tepat dari katup diafragma.

Katup bola berbahan PVC dan CPVC diproduksi oleh beberapa perusahaan AS dan luar negeri dalam ukuran 1/2 inci hingga 6 inci dengan sambungan soket, ulir, atau flensa. Desain sambungan sejati pada katup bola modern mencakup dua mur yang dipasang pada badan katup, menekan segel elastomer di antara badan katup dan konektor ujung. Beberapa produsen telah mempertahankan panjang pemasangan katup bola dan ulir mur yang sama selama beberapa dekade untuk memungkinkan penggantian katup lama dengan mudah tanpa modifikasi pada pipa yang berdekatan.

Katup bola dengan segel elastomer etilen propilen diena monomer (EPDM) harus disertifikasi sesuai standar NSF-61G untuk digunakan pada air minum. Segel elastomer fluorokarbon (FKM) dapat digunakan sebagai alternatif untuk sistem di mana kompatibilitas kimia menjadi perhatian. FKM juga dapat digunakan dalam sebagian besar aplikasi yang melibatkan asam mineral, kecuali hidrogen klorida, larutan garam, hidrokarbon terklorinasi, dan minyak bumi.

Gambar 3. Katup bola berflensa yang terpasang pada tangki. Gambar 4. Katup periksa bola yang dipasang secara vertikal. Katup bola PVC dan CPVC, berukuran 1/2 inci hingga 2 inci, merupakan pilihan yang tepat untuk aplikasi air panas dan dingin di mana tekanan air maksimum tanpa guncangan dapat mencapai 250 psi pada suhu 73°F. Katup bola yang lebih besar, berukuran 2-1/2 inci hingga 6 inci, akan memiliki peringkat tekanan yang lebih rendah yaitu 150 psi pada suhu 73°F. Umumnya digunakan dalam pengangkutan bahan kimia, katup bola PP dan PVDF (Gambar 3 dan 4), tersedia dalam ukuran 1/2 inci hingga 4 inci dengan sambungan soket, berulir, atau berflensa, umumnya diberi peringkat tekanan air maksimum tanpa guncangan sebesar 150 psi pada suhu sekitar.

Katup periksa bola termoplastik mengandalkan bola dengan berat jenis kurang dari air, sehingga jika tekanan hilang di sisi hulu, bola akan tenggelam kembali ke permukaan penyegelan. Katup ini dapat digunakan dalam layanan yang sama dengan katup bola plastik serupa karena tidak memperkenalkan material baru ke dalam sistem. Jenis katup periksa lainnya mungkin termasuk pegas logam yang mungkin tidak tahan lama di lingkungan korosif.

Gambar 5. Katup kupu-kupu dengan lapisan elastomer. Katup kupu-kupu plastik dengan ukuran 2 inci hingga 24 inci populer untuk sistem perpipaan berdiameter lebih besar. Produsen katup kupu-kupu plastik menggunakan pendekatan yang berbeda untuk konstruksi dan permukaan penyegelan. Beberapa menggunakan lapisan elastomer (Gambar 5) atau cincin-O, sementara yang lain menggunakan cakram berlapis elastomer. Beberapa membuat badan katup dari satu material, tetapi komponen internal yang bersentuhan dengan cairan berfungsi sebagai material sistem, artinya badan katup kupu-kupu polipropilen dapat berisi lapisan EPDM dan cakram PVC atau beberapa konfigurasi lain dengan termoplastik dan segel elastomer yang umum ditemukan.

Pemasangan katup kupu-kupu plastik relatif mudah karena katup ini diproduksi dengan bentuk pipih dan dilengkapi segel elastomer yang terintegrasi di dalam bodinya. Katup ini tidak memerlukan tambahan gasket. Dipasang di antara dua flensa yang saling berpasangan, pengencangan katup kupu-kupu plastik harus dilakukan dengan hati-hati dengan menaikkan torsi baut secara bertahap hingga mencapai torsi yang direkomendasikan dalam tiga tahap. Hal ini dilakukan untuk memastikan penyegelan yang merata di seluruh permukaan dan mencegah tekanan mekanis yang tidak merata pada katup.

Gambar 6. Katup diafragma. Para profesional katup logam akan menganggap bagian atas katup diafragma plastik dengan roda dan indikator posisi sudah familiar (Gambar 6); namun, katup diafragma plastik dapat memiliki beberapa keunggulan berbeda, termasuk dinding bagian dalam bodi termoplastik yang halus. Mirip dengan katup bola plastik, pengguna katup ini memiliki pilihan untuk memasang desain sambungan sejati, yang sangat berguna untuk pekerjaan perawatan pada katup. Atau, pengguna dapat memilih sambungan flensa. Karena semua pilihan material bodi dan diafragma, katup ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi kimia.

Seperti halnya katup lainnya, kunci untuk mengoperasikan katup plastik adalah menentukan persyaratan pengoperasian seperti pneumatik versus listrik dan daya DC versus AC. Namun, dengan plastik, perancang dan pengguna juga harus memahami jenis lingkungan apa yang akan mengelilingi aktuator. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, katup plastik merupakan pilihan yang bagus untuk situasi korosif, termasuk lingkungan korosif eksternal. Karena itu, material rumah aktuator untuk katup plastik merupakan pertimbangan penting. Produsen katup plastik memiliki pilihan untuk memenuhi kebutuhan lingkungan korosif ini dalam bentuk aktuator berlapis plastik atau casing logam berlapis epoksi.

Seperti yang ditunjukkan artikel ini, katup plastik saat ini menawarkan berbagai pilihan untuk aplikasi dan situasi baru.